新潟大学工学部福祉人間工学科

福祉生体工学講座
准教授
石井 望(いしい のぞむ)

専 門

アンテナ工学,電磁環境工学,電磁波工学

主な研究課題

[小型アンテナの効率測定]

放射効率とは、文字通りアンテナに入力された電力のうちアンテナから放射する電力の比率を表します。何故この量が重要かということについて、携帯電話を例にして述べます。昨今の携帯電話は電気特性云々というよりもデザイン勝負という感がありますが、電気的に言えば、受信感度が良くて、かつ、電池が長持ちすることが至上命題となります。受信感度は放射効率にも依存しますから、放射効率をなるべく1に近づけて受信感度を上げて、不要な電力消費を減らし、電池を長持ちさせることが重要な開発アイテムです。一般に、放射効率を測定するためには、電波暗室内にアンテナを設置し、全方向における放射電力をすべて足し合わせる必要があり、大掛かりな設備と膨大な測定時間を必要とします。それに代わる手法として、アンテナをシールドで覆った時と覆わない時の入力特性を測定するだけで、短時間で効率を測定する方法があります。研究室で取り組んでいる測定法はこれを拡張した方法で、シールドを導波管と可動短絡で実現しています。しかし、この方法には周波数によっては物理的にありえない効率の落ち込みが生じるという欠点があります。研究室では、伝送線路モデルという比較的単純な回路モデルを導入して、効率の落ち込み現象の解明及びその回避法について検討しています。

[SARプローブ較正法に関する研究]

携帯端末のSAR(Specific Absorption Rate,比吸収率)の較正装置に関する研究です。SARは単位質量あたりの生体に吸収されるエネルギー量に相当しており、総務省令で人体頭部におけるSARの許容値が制定されています。SARの較正は、プローブを組織等価液剤で満たされた導波管内に挿入することで行われるのが一般的です。昨今3GHz以上における携帯端末の使用が見込まれているため、この周波数帯におけるプローブ較正が必要となっています。しかしながら、上述の較正装置では導波管サイズに比べてプローブ径が無視できないため、較正における不確かさが増大する懸念があります。そこで、導波管を用いない較正法として、新たにフリスの伝達公式に基づく SARプローブ較正法の開発に取り組んでいます。組織等価液剤は生体と類似の電気特性を持っているため、その液剤中での電磁波の減衰が非常に大きいという問題(10cmで40dBから50dBの電力減)を理論的にシステムにクリアすべく研究を進めています。この研究は(独)情報通信研究機構(NICT)と新潟大学との共同研究として実施しています。また,研究成果はIEC(国際電気標準会議)規格として提案しているところです。

[活動空間の電磁環境設計に関する研究]

携帯端末が広く普及して,「いつでも,どこでも」通信できるようになりました。反面,私たちは「いつでも,どこでも」電磁波に曝されるようになりました。この二律背反を解決するために,個人住宅からオフィスビル,デパート,病院まで,建築構造物自体に適当な電磁波特性を付与し,不要な電磁波をシャットアウトし,高度で効率のよい通信を可能とする電磁環境設計について研究を進めています。例えば,建築材料を二層の周期構造に配置した場合の電磁波の反射透過特性のシミュレーション検討,建築材料表面の定在波分布から電気的材料定数を測定する手法の確立などについて検討を行っています。この研究は宮川研究室との共同研究として10年近く行っております。

主な著書・論文

  • 丸山 武男, 石井 望, 要点がわかるベクトル解析, コロナ社, Apr. 2007.
  • 電子情報通信学会編, 石井 望 他84名(分担執筆), アンテナ工学ハンドブック(第2版), 3.2節, pp.49-57, オーム社, July 2008.
  • 仙石 正和 他8名 編, 石井 望 他23名(分担執筆), 工学力のデザイン, 2.3節, pp.56-61, 丸善, 東京, Jan. 2007.
  • 後藤 尚久 他2名 編, 石井 望 他85名(分担執筆), アンテナ・無線ハンドブック, III編1.2節, 1.5節, 3.2.4項, pp.145-149, 162-164, 254-256, オーム社, Oct. 2006.
  • 石井 望, 宮川 道夫, 西潟 陽輔, "モデルベース自由空間定在波法による建築材料の複素比誘電率測定", 電子情報通信学会論文誌B, J91-B(8), pp.852-860, Aug. 2008.
  • Nozomu Ishii, Hiroki Shiga, Naoto Ikarashi, Ken-ichi Sato, Lira Hamada, and Soichi Watanabe, "Simultaneous Measurement of Antenna Gain and Complex Permittivity of Liquid in Fresnel Region Using Weighted Regression", IEICE Trans. Communications, E91-B(6), pp.1831-1837, June 2008.
  • Nozomu Ishii, Ken-ichi Sato, Lira Hamada and Soichi Watanabe, "Gain Calibration in Near-Field Region of Antenna in Tissue-Equivalent Liquid for SAR Assessment", Proc. 2008 Asia-Pacific Sympsoium on Electromagnetic Compatibility & 19th International Zurich Symposium on Electromagnetic Compatibility, TU-BIO-1-1, pp.112-115, Singapore, May 2008.
  • Nozomu Ishii, Yasuo Katagiri and Michio Miyakawa, "Analysis of the Reflection Method for Measuring the Radiation Efficiency Using the Transmission Line Model", IEICE Trans. Communications, E90-B(9), pp.2394-2400, Sept. 2007.
  • Nozomu Ishii, Takuhei Akagawa, Ken-ichi Sato, Lira Hamada and Soichi Watanabe, "A Method of Measuring Gain in Liquids Based on the Friis Transmission Formula in the Near-field Region", IEICE Trans. Communications, E90-B(9), pp.2401-2407, Sept. 2007.

所属学会・国際貢献・国内貢献等

  • (社)電子情報通信学会 通信ソサイエティ和文論文誌 編集委員(2007-2011)
  • (社)電子情報通信学会 次世代無線設備試験認証技術時限研究専門委員会 幹事(2008-2010)
  • (独)情報通信研究機構 特別研究員(2004-2009)
  • (財)テレコムエンジニアリングセンター 新測定技術委員会 委員 (2008-2009)
  • (財)テレコムエンジニアリングセンター 測定技術検討委員会 新測定技術部会 委員(2004-2008)
  • 電子情報通信学会,日本生体医工学会,米国電気電子学会(IEEE),日本生活支援工学会,各会員
  • 4th International Conference on Electromagnetic Near-Field Characterization and Imaging (ICONIC 2009), Conference Scientific, Committee Member (2008-2009).